Trabajo Final Ptar Bbc

UNIVERSIDAD MANUELA BELTRAN ESPECIALIZACION EN AGUA Y SANEAMIENTO AMBIENTAL

TRABAJO FINAL PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES BOGOTA BEER COMPANY COLOCAR FOTO DE LA PTAR BBC Elaborado por: Sandra Milena Castañeda Medina – Constructor en Arquitectura e Ingeniería Edna Rocío Herrera Castillo – Ing. Forestal Paola Mejía Rodríguez – Ing. Sanitaria Sebastián Gutiérrez Flórez – Ing. Ambiental ASIGNATURA: DISEÑO DE PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES II DOCENTE: ING. ROBERTO BALDA

Bogotá, 10 de Noviembre de 2014

TRABAJO FINAL PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES BOGOTA BEER COMPANY

Fecha de Entrega: 10 de Noviembre de 2014 Página 2

TABLA DE CONTENIDO Pág. 1. 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6

DETERMINACION DE LA CAPACIDAD DE LA PLANTA...................................... TANQUE DE IGUALAMIENTO.............................................................................. TANQUE DE PRE ACIDIFICACIÓN...................................................................... REACTOR EGSB.................................................................................................. SEDIMENTADOR SECUNDARIO......................................................................... REACTOR AEROBIO............................................................................................ CAPACIDAD DE LA PLANTA................................................................................

2.

BALANCE DE CARGAS.......................................................................................

3. 3.1

VOLUMEN DE LODOS PTAR BBC...................................................................... ALTERNATIVA DE DESHIDRATRACIÓN............................................................ 1.1.1 Lechos de Secado.......................................................................................12 1.1.2

4.

Centrifugador de Lodos................................................................................12

REUSO DEL EFLUENTE......................................................................................



1. DETERMINACION DE LA CAPACIDAD DE LA PLANTA 1.1 TANQUE DE IGUALAMIENTO De acuerdo con los datos obtenidos en la PTAR, las dimensiones del tanque son: Ancho: 3,30 metros Largo: 3,30 metros Profundidad: no se obtuvo el dato de profundidad pero tomando la recomendación del libro Tratamiento de Aguas Residuales de Jairo Alberto Romero, asumimos una profundidad de 4,5 metros y un borde libre de 0,9 metros. De acuerdo con el libro de Romero, el tiempo de retención en esta estructura es de 12 – 24 horas. Con esos datos calculamos el volumen útil del tanque y el caudal máximo y mínimo que puede recibir.

V =L∗A∗H V =3,3∗3,3∗( 4,5−0,9)

V =39,20 m3

Para conocer el caudal máximo que puede recibir esta unidad tomamos el menor tiempo de retención que es de 12 horas.

Q=

V Tr

Q=

39,20 12

Q=3,27 m3 /h Q=0,9 l/s



Para conocer el caudal mínimo que puede recibir esta unidad tomamos el mayor tiempo de retención que es de 24 horas.

Q=

V Tr

Q=

39,20 24 3

Q=1,63 m /h Q=0,45 l/ s Estos dos caudales se encuentran por debajo del caudal de operación informado en la visita que es de 2 l/s, esto se debe a que no conocemos la profundidad del tanque por lo tanto no podemos determinar los caudales mínimos y máximos que puede contener, teniendo en cuenta los tiempos de retención recomendados. 1.2 TANQUE DE PRE ACIDIFICACIÓN Las dimensiones del tanque de pre acidificación son las siguientes: Diámetro: 3,0 metros Altura: 3,0 metros Con estos datos y con los tiempos de retención de la unidad proporcionados por el docente, se calcula el caudal máximo y mínimo que puede contener la estructura.

Q= A S∗V S π∗d 2 AS= 4 2

AS=

π∗(3,0) 4

A S =7,07 m ²



V = A S∗H V =7,07∗3,0

V =21,21 m3

Asumiendo el tiempo mínimo de retención (2 horas) se obtiene el caudal máximo de la unidad:

Q=

21,21 2

Q=10,60 m ³/ h Q=2,95 l/ s Asumiendo el tiempo máximo de retención (4 horas) se obtiene el caudal mínimo de la unidad:

Q=

21,21 4

Q=5,30 m ³/h Q=1,47 l/ s

1.3 REACTOR EGSB “El concepto de reactor EGSB (Expanded Granular Sludge Bed) Lecho de lodo granular expandido, se desarrolló recientemente para superar las imitaciones que se presentan en un reactor UASB. El reactor EGSB, es una modificación de la tecnología tradicional usada en los reactores UASB. Ambos usan lodo granular, pero el reactor EGSB opera a elevadas velocidades superficiales (4-10m/h), las cuales se obtienen al incorporar una alta tasa de recirculación,



combinada con una elevada relación altura/diámetro del reactor. Esto provoca un excelente mezclado hidráulico, lo que mejora el contacto agua residual-lodo granular.”1 Las dimensiones del reactor EGSB son las siguientes: Alto: 12 metros Diámetro: 3,60 metros En la visita nos informaron que la velocidad es de 4m/h (carga superficial) y el tiempo de retención en está entre 3 y 4 horas. Con estos datos y tomando las cargas superficiales recomendadas en la literatura (mínimas y máximas) se determinan los caudales mínimos y máximos que puede tratar el reactor.

Q= A S∗V S

AS=

π∗d 2 4

AS=

π∗(3,6)2 4

A S =10,18 m²

Asumiendo la velocidad mínima (4 m/h) se obtiene el caudal mínimo de la unidad:

Q=10,18∗4 Q=40,72m ³ /h Q=11,31 l/ s Con la carga superficial máxima (10 m/h) se obtiene el caudal máximo de la unidad:

Q=10,18∗10

1 Tomado de: http://tesis.ipn.mx/jspui/bitstream/123456789/9861/1/132.pdf



Q=101,79 m ³/h Q=28,27 l/ s

Si calculamos la capacidad de la unidad con los tiempos de retención (3 – 4 horas) informados por el docente en la visita obtenemos el siguiente resultado:

Q=

Vol Tr

Donde:

Vol= A s∗H Vol=10,18∗12 Vol=122,16 m ³

Reemplazando:

Q=

122,16 3

Q=40,72m3 / h Q=11,31 l/ s Caudal máximo

Q=

122,16 4 3

Q=30,54 m / h Q=8,48 l/ s Caudal mínimo Los caudales obtenidos con el tiempo de retención reportado en la visita son menores a los calculados con las cargas superficiales recomendados en la literatura.



Por lo tanto y teniendo en cuenta que la planta apenas está arrancando, asumimos que la capacidad de esta unidad es la determinada por los valores de la literatura, es decir de 28,27 l/s. 1.4 SEDIMENTADOR SECUNDARIO De acuerdo con los parámetros para carga superficial determinados en el Titulo E del RAS (ver Ilustración 1), la carga superficial para el caudal pico de un sedimentador secundario seguido de un proceso de lodos activados con oxígeno está entre 40 y 48 m/d. Ilustración 1 Valores de TDS Recomendados

Fuente: RAS.

Con estos valores y con el volumen útil del sedimentador se calcula la capacidad de la unidad de tratamiento para el mayor valor del rango del caudal pico (48 m/d). El diámetro de la estructura es de 3,10 metros, el área superficial es de 7,55 m 2. Por lo tanto la capacidad está dada por la siguiente expresión:

Q= A S∗V Q=7,55∗48 3

Q=362,4 m /d Q=4 , 19l /s

El caudal máximo que puede tratar el sedimentador secundario es de 4,19 l/s.



1.5 REACTOR AEROBIO Las dimensiones de la unidad de lodos activados son las siguientes: Ancho: Largo: Alto:

3,0 metros 5,75 metros 3,5 metros

De acuerdo con las recomendaciones del RAS (ver Ilustración 2), para un tratamiento de lodos activados convencional el tiempo de retención está entre 4 y 8 horas. Ilustración 2 Parámetros Empíricos de Diseño de Lodos Activados

Fuente: RAS.

El borde libre es de 0,5 metros, por lo tanto la profundidad útil es de 3 metros. El volumen está dado por:

V = A∗H∗L V =3,0∗3,0∗5,75

V =51,75 m3





Calculamos la capacidad máxima de la unidad con el tiempo mínimo de retención recomendado de 4 horas a partir de la siguiente expresión:

Q=

Vol TR

Q=

51,75 4

Q=12,93 m3 /h Q=3 , 59 l /s El caudal máximo que puede tratar la unidad es de 3,59 l/s. 1.6 CAPACIDAD DE LA PLANTA En el Cuadro 1 se relacionan los resultados de los caudales máximos obtenidos para cada una de las unidades de tratamiento. Cuadro 1 Resumen de Caudales Máximos por Unidad de Tratamiento

UNIDAD Pre acidificación EGSB Sedimentador secundario Lodos activados

CAUDAL (l/s) 2,95 28,27 4,19 3,59

Del Cuadro 1 se puede concluir que la unidad con menor capacidad de tratamiento es el tanque de pre acidificación, por lo tanto este es quien determina la capacidad de la PTAR, la cual es de un caudal máximo de 2,95 l/s.



2. BALANCE DE CARGAS Datos iniciales: Q: 2 l/s DQO: 3221 mg/l DBO: 2310 mg/l SST: 95 mg/l GyA: 1 mg/l N: 24 mg/l F: 8 mg/l La PTAR BBC presenta el siguiente tratamiento: - EGSB – Eficiencia remoción de DBO del 90-98% - Sedimentador secundario– Eficiencia remoción de DBO del 0% - Lodos activados - Eficiencia remoción de DBO del 90-98% En el Cuadro 2 se encuentra el balance de carga de la DBO para la PTAR de la BBC. Cuadro 2 Balance de Cargas PTAR BBC AFLUENTE PARAMETR O

Q (l/dia)=

172800

mg/l DQO

3221

DBO SST AyG

EGSB EF (% )

Q (l/dia)=

172800

Kg/dia

mg/l

Kg/dia

556.59

322.10

55.66

90

2310

399.17

231.00

39.92

90

95

16.42

9.50

1.64

90

1

0.17

0.10

0.02

90

P

8

1.38

N

24

4.15

SEDIMENTADOR SECUNDARIO

LODOS ACTIVADOS EF (% )

Q (l/dia)=

172800

EFLUENTE EF (% )

Q (l/dia)=

17280 0

Q (l/dia)=

17280 0

mg/l

Kg/dia

mg/l

Kg/dia

mg/l

Kg/dia

32.21

5.57

90

22.55

3.90

30

22.55

3.90

161.70

27.94

30

16.17

2.79

90

16.17

2.79

1.90

0.33

80

0.95

0.16

50

0.95

0.16

0.06

0.01

40

0.04

0.01

30

0.04

0.01



3. VOLUMEN DE LODOS PTAR BBC Del Cuadro 2 se obtiene el valor de la remoción de DBO a partir del cual se determina el volumen de lodos. DBO removida en (kg/día):

DBOremovida=DBO inicial−DBO efluente DBOr=399,17−2,79 DBOr=396,38 kg /día Producción de lodos biológicos en base seca:

PLBS=DBO removida∗factor Factor: 10 – 15% para anaerobios, asumimos el 10%

PLBS=

396,38∗10 100

PLBS=39,64 kg /dia Se calcula el peso del lodo en base húmeda, considerando que la concentración de sólidos de base seca es el 2%:

PLBH=

PLBS ( sólidos/100)

PLBH=

39,64 ( 2 /100)

PLBH=1981,9 kg /dia



De acuerdo con las presentaciones suministradas por el docente, la densidad del lodo (

ρL ¿ a la salida del espesador es de 1,02 kg/L.

El volumen de lodo diario se da obtiene a partir de la siguiente fórmula:

VL=PLBH / ρL

VL=

1981,9 kg /dia 1,02kg /l

VL=1943,04 l/dia 3

VL=1,94 m /dia En la actualidad la deshidratación de lodos se realiza a través de un filtro prensa. 3.1 ALTERNATIVA DE DESHIDRATRACIÓN 1.1.1

Lechos de Secado

Se proponen lechos de secado como Si asumimos que el tiempo de secado del lodo es de 3 días y la profundidad de la torta de lodos es de 20 cm, se obtiene el área necesaria por día a partir de la siguiente relación:

VL=A / H Donde: VL: A: H:

volumen de lodos 1,94 m3/día área altura de la torta (20 cm)

Despejando el área se tiene:

A=VL∗H A=1,94∗0,2



A=0,39 m2 Si asumimos que el lodo se demora 3 días en deshidratarse, el área total de secado sería de 1,17 m2; se pueden construir tres unidades de lechos de secado de 1 metros de ancho por 0,40 m de largo. 1.1.2

Centrifugador de Lodos2

Otra alternativa es la utilización de una centrífuga, la cual de acuerdo con la literatura se elige por la capacidad de la misma expresada en m 3/hora, en el se pueden observar las características de los tipos de decantadores existentes, para el caso de la PTAR de la BBC el volumen de lodos producidos es menor a la capacidad del primer modelo por lo tanto este sería el seleccionado PDC-14. Cuadro 3 Características de un Decantador Centrífugo de Lodos

2 Tomado de: http://www.peonycentrifuge.es/6-drilling-mud-decanter-centrifuge.html



4. REUSO DEL EFLUENTE En el Cuadro 2 se encuentra el balance de cargas, donde se observan las características del efluente de la planta en ppm. DQO:22,55 DBO: 16,17 SST: 0,95 A y G: 0,04 Teniendo en cuenta que en el Decreto 1594 de 1984 en el cual se definen los criterios de calidad admisibles para diferentes tipos de destinación del recurso no mencionan los valores mínimos de DBO, DQO o SST, y solo mencionan que no se aceptan películas visibles de grasas y aceites flotantes sin determinar algún valor, se concluye que con los datos que tenemos acerca de las características del efluente no se puede tomar alguna decisión de la posible reutilización del líquido. Sin embargo se propone destinar estas aguas para los equipos sanitarios de la planta de producción (sanitarios únicamente). Otra alternativa, teniendo en cuenta que la planta produce una bebida a base de productos naturales donde no debería existir presencia de metales pesados u otros contaminantes se propone reutilizarla en las siguientes actividades: -

Uso agrícola Uso pecuario

Trabajo Final Ptar Bbc

Recommend Documents